Обработка металлов сопровождается теплообразованием при резании, о чем свидетельствует сильный нагрев стружки, фрезы и в меньшей степени обрабатываемой детали.
Основными источниками образования теплоты при резании являются деформация срезаемого слоя металла и трение поверхностей зубьев фрезы, стружек и заготовки. При деформации частицы металла сдвигаются относительно друг друга, между ними возникает сильное трение, в результате которого выделяется теплота. Ее называют теплотой внутреннего трения в отличие от теплоты внешнего трения, которая выделяется вследствие относительного перемещения контактных поверхностей фрезы, стружки и заготовки. Исследованиями установлено, что наибольшее количество теплоты возникает из первого источника - деформации срезаемого слоя.
На интенсивность теплообразования влияют все условия резания. Однако наиболее существенное действие оказывает режим резания, с увеличением которого увеличивается работа деформации срезаемого слоя, почти полностью превращающаяся в теплоту.
Теплота при резании распределяется между стружкой, фрезой, заготовкой и окружающей средой. Причем доля ее поступления в тот или иной объект зависит прежде всего от теплоемкости материала последнего и скорости резания. При работе фрезами из быстрорежущей стали теплота распределяется примерно в следующем соотношении: наибольшее ее количество (около 70...80 %) уносится стружкой, 20...25 % поступает во фрезу, 4.9 % - в заготовку и около 1 % - в окружающую среду. Для твердосплавных фрез это соотношение несколько изменяется в сторону увеличения теплоты, уносимой стружкой, и уменьшения количества теплоты, поглощаемой фрезой, что объясняется более высокой скоростью резания и меньшей теплоемкостью твердого сплава.
Теплообразование при резании само по себе не является определяющим фактором уменьшения стойкости инструмента. Отрицательное действие проявляется в нагреве зубьев фрезы. Температура нагрева, в свою очередь, зависит как от количества подводимой теплоты, так и от теплоемкости нагреваемого тела или, в данном случае, зуба фрезы. Естественно, чем больше масса зуба, или иными словами - теплоемкость, тем более снижается интенсивность его нагрева. А так как массивность режущего клина зуба определяется его геометрической формой, то для повышения стойкости фрезы весьма важно правильно выбрать ее геометрию соответственно условиям выполняемой работы.
При исследовании теплообразования при резании металла установлено, что на температуру нагрева резца наибольшее влияние оказывает скорость резания, меньшее - подача и наименьшее - глубина резания, а для фрезерных работ и ширина фрезерования. Эта закономерность служит исходным положением для установления рациональных режимов резания.
Одним из эффективных средств уменьшения нагрева фрезы является применение смазывающе-охлаждающих жидкостей, которые не только уменьшают внешнее трение, но и отбирают теплоту из зоны резания.
